Los cultivos de cobertura se consideran ampliamente una de las prácticas de conservación más prometedoras, ya que mejoran la salud del suelo y al mismo tiempo eliminan carbono de la atmósfera.
por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Pero si bien el número de agricultores del Medio Oeste que plantan cultivos de cobertura ha aumentado notablemente en los últimos años, los datos del censo del USDA de 2017 muestran que solo alrededor del 5% ha adoptado la práctica de conservación. La renuencia del otro 95% puede deberse, en parte, a la percepción de que los cultivos de cobertura requieren más esfuerzo y también pueden afectar negativamente el rendimiento de los cultivos comerciales de verano.
Una nueva investigación de la Universidad de Illinois integra datos de campo y modelos matemáticos avanzados para comprender cómo los cultivos de cobertura afectan la dinámica del agua, el nitrógeno y el oxígeno del suelo, y pueden competir con los cultivos comerciales de verano.
«Los cultivos de cobertura requieren gestión. De lo contrario, los cultivos de cobertura compiten con el maíz y la soja y pueden causar cierta pérdida de rendimiento. Sin embargo, con una gestión adecuada, los agricultores podrían utilizar los tipos de cultivos de cobertura adecuados y encontrar la ventana de crecimiento óptima para plantar y terminar los cultivos de cobertura para lograr beneficios. y minimizar los impactos negativos en los cultivos comerciales», dice Kaiyu Guan, director fundador del Centro de Sostenibilidad de Agroecosistemas, profesor asociado en el Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales y profesor de Blue Waters en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación de la Universidad de Illinois. También es autor principal de un nuevo artículo publicado en Field Crops Research .
Los conocimientos de Guan se basan en un sofisticado modelo matemático validado por cinco años de datos de campo experimentales recopilados en múltiples sitios de Illinois por María Villamil, coautora del artículo y profesora del Departamento de Ciencias de Cultivos de Illinois. El modelo basado en procesos tiene como objetivo identificar los impulsores subyacentes de los efectos de los cultivos de cobertura en el rendimiento de los cultivos comerciales , incluido el tipo de cultivo de cobertura; momento de terminación; y factores del suelo como el agua, el nitrógeno, el oxígeno y la temperatura del suelo.
«Los modelos basados en procesos validados con datos de campo tienen múltiples ventajas en comparación con los experimentos de campo solos», dice Ziqi Qin, estudiante de doctorado que trabaja con Guan y autor principal del estudio. «La mayoría de los experimentos de campo sólo se centran en variables finales como el rendimiento de los cultivos comerciales o la biomasa de los cultivos de cobertura, y pueden tardar años en realizarse.
«Los métodos de modelado basados en procesos pueden simular variables intermedias que son difíciles de medir en experimentos de campo, como los procesos que tienen lugar en el suelo. Los modelos validados con mediciones de campo pueden ayudar a optimizar las decisiones sobre cultivos de cobertura, como los tipos de cultivos de cobertura y la plantación y tiempo de terminación, a través de simulaciones de escenarios.»
Al incorporar factores intermedios, el modelo explicó por qué los cultivos de cobertura interfieren con el rendimiento de los cultivos comerciales. Básicamente, los dos tipos de cultivos compiten por los recursos comunes del suelo, incluidos el agua, el nitrógeno y el oxígeno. Pero el contexto importa y los impactos son específicos de cada especie.
El rendimiento de la soja no se vio afectado por ninguno de los tipos de cultivos de cobertura, probablemente porque la soja aporta su propio nitrógeno al suelo. En el caso del maíz, la competencia por el agua aumenta en los años secos, según el modelo, y cuanto más tarde se terminan los cultivos de cobertura, menos nitrógeno está disponible para los cultivos comerciales.
Cuando el modelo se centró en el tipo de cultivo de cobertura, encontró que las especies no leguminosas, como el raigrás anual y el centeno cereal, reducían el rendimiento del maíz entre un 0,9 y un 6,9%. Sin embargo, la arveja peluda, una leguminosa fijadora de nitrógeno, no afectó el rendimiento del maíz en condiciones de alto contenido de nitrógeno. Estos hallazgos son consistentes con observaciones de campo en todo el Medio Oeste y en todo el mundo, y Guan dice que eso le da credibilidad a su estudio de modelado centrado en el Medio Oeste.
El modelo encontró que el momento de la terminación puede ser tan importante como las especies . La terminación tardía de cultivos de cobertura no leguminosos (sólo un día antes de la siembra) resultó en una mayor pérdida de rendimiento del maíz que la terminación un mes antes de la siembra.
Pero eso significa menos tiempo para que el cultivo de cobertura haga su trabajo.
«Existe una compensación entre los beneficios del cultivo de cobertura y el rendimiento de los cultivos comerciales. Si terminamos antes, el cultivo de cobertura no afectará tanto el rendimiento de los cultivos comerciales, pero acumulará menos biomasa y potencialmente absorberá menos nitrógeno del suelo. Así que tenemos que equilibrar esos dos factores», dice Villamil.
El modelo también identificó otros factores que afectaron negativamente a los cultivos comerciales, incluidas temperaturas más frías del suelo bajo la biomasa del cultivo de cobertura y una menor disponibilidad de oxígeno en el suelo.
«Hay que comprender el proceso, y esa parte ha faltado en otras investigaciones en esta área», dice Guan. «Por ejemplo, no creo que la gente aprecie completamente el impacto del oxígeno en el suelo, que resultó ser un factor importante en nuestro modelo. Y muchos de estos factores cambian en el contexto del tiempo, el clima y el suelo. Todos estos Vale la pena realizar estudios más sistemáticos».
Guan señala que programas como el Programa de Cultivos de Cobertura Pandémica del USDA, que reduce las primas de seguro de cultivos para los agricultores que cultivan cultivos de cobertura, pueden incentivar a más del 95% que no lo hace a sumarse a la práctica de conservación.
«Además, con el aumento del mercado privado de créditos de carbono, podría haber un aumento significativo en la adopción de cultivos de cobertura . Probablemente veremos un aumento, lo que hace que este tema sea extremadamente relevante e importante», afirma. «Estamos aquí para decirles a los agricultores cómo funciona la ciencia y luego guiarlos adecuadamente para que obtengan el beneficio de los cultivos de cobertura».
Más información: Ziqi Qin et al, Evaluación de los impactos de los cultivos de cobertura en el rendimiento del maíz y la soja en los agroecosistemas del Medio Oeste de EE. UU., Field Crops Research (2021). DOI: 10.1016/j.fcr.2021.108264
